DE19851995A1

DE19851995A1 - Stufenlose Troidalgetriebe und eine Kugelkeilverbindung zur Verwendung in diesem

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Publication number: DE19851995A1
Application number: DE19851995A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kato; Hisashi Machida; Takashi Imanishi; Nobuo Goto; Makoto Fujinami
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2018-11-12
Also published as: US6071210A; DE19851995B4

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Troidalgetriebe und eine Ku gelkeilverbindung (ball spline) zur Verwendung in dem stufenlosen Troidalgetriebe, wel ches in einem Getriebe für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, und bezieht sich insbeson dere auf eine solche Kugelkeilverbindung, welche in einem Verbindungsbereich zwi schen einer Eingangswelle und einer Eingangsscheibe montiert ist, um diese antreibend miteinander zu verbinden.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein stufenloses Troidalgetriebe, welches herkömmlicherweise hauptsächlich als ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug untersucht wurde, umfaßt zumindest einen Satz eines Troidalgetriebemechanismus, welcher eine Kombination von Eingangs- und Ausgangs scheiben umfaßt, wobei die einander gegenüberliegenden Flächen dieser jeweils einen bogenförmigen konkaven Abschnitt haben und wobei eine Mehrzahl von Kraftrollen (power rollers) jeweils drehbar durch die und zwischen den Eingangs- und Ausgangs scheiben gehalten werden. Die Eingangsscheibe ist mit einer Eingangswelle verbunden und auf dieser montiert, in einer solchen Weise, daß sie integriert mit der Eingangswelle gedreht werden kann und ist in der Bewegung derselben in Richtung der Eingangswelle begrenzt, wobei die Ausgangsscheibe auf der Eingangswelle in einer solchen Weise montiert ist, daß sie relativ zu der Eingangswelle gedreht werden kann, und sie ist in der Bewegung in einer Richtung, bei der sie sich von der Eingangsscheibe wegbewegt, begrenzt.

In dem Troidalgetriebemechanismus des oben erläuterten Typs wird, wenn die Ein gangsscheibe gedreht wird, die Ausgangsscheibe entgegengesetzt durch die Kraftrollen gedreht, und daher wird eine Drehbewegung, die in die Eingangswelle eingeleitet wird, auf die Ausgangsscheibe übertragen und von dieser als eine entgegengerichtete Dreh bewegung abgenommen. Bei dieser Arbeitsweise wird bewirkt, daß die Neigungswinkel der rotierenden Wellen der Kraftrollen sich in einer solchen Weise verändern, daß die Umfangsflächen der Kraftrollen in Kontakt mit dem benachbarten Bereich des Außenum fangs der Eingangsscheibe und des benachbarten Bereichs der Mitte der Ausgangs scheibe kommen können, wodurch die Rotationsgeschwindigkeit von der Eingangswelle zum Ausgangszahnrad erhöht wird, und im Gegensatz dazu wird bewirkt, daß die Nei gungswinkel der rotierenden Wellen der Kraftrollen sich in einer solchen Weise verän dern, daß die Umfangsflächen der Kraftrollen in Kontakt mit dem benachbarten Bereich der Mitte der Eingangsscheibe und dem benachbarten Bereich des Außenumfangs der Ausgangsscheibe kommen können, wodurch die Rotationsgeschwindigkeit von der Ein gangswelle zum Ausgangszahnrad vermindert wird. Ferner kann im Fall eines zwischen liegenden Übersetzungsverhältnisses zwischen den oben erläuterten Fällen der Ge schwindigkeitserhöhung und Geschwindigkeitsverminderung durch Einstellen der Nei gungswinkel der rotierenden Wellen der Kraftrollen die Übertragungsgeschwindigkeit nahezu in einer stufenlosen Weise passend geändert werden.

Auch ist zwischen dem Eingangsscheibenrichtung-Endbereich der Eingangswelle und der Eingangsscheibe eine Belastungsnockenvorrichtung (loading cam device) dazwi schengeschaltet, die in der Lage ist, eine Preßkraft in Eingangswellenrichtung entspre chend der Intensität des Eingangsdrehmoments zu erhöhen oder zu vermindern, d. h., die Belastungsnockenvorrichtung ist in der Lage, eine Reibkraft, die zwischen der Ein gangsscheibe und den Kraftrollen sowie zwischen den Kraftrollen und der Ausgangs scheibe erzeugt wird, in einer solchen Weise einzustellen, daß die Reibkraft immer eine passende Intensität schaffen kann. Ferner wird, um die Belastungsnockenvorrichtung effektiv zu betreiben, die Eingangsscheibe angetrieben und ist mit der Eingangswelle in einer solchen Weise verbunden, daß die Bewegung der Eingangsscheibe in der Ein gangswellenrichtung ermöglicht wird.

Eine solche Antriebsverbindung wird z. B. durch Schaffung einer Kugelkeilverbindung in einer Verbindungsfläche zwischen der Eingangsscheibe und der Eingangswelle realisiert, wobei die Kugelkeilverbindung eine Vielzahl von Keilverbindungsspalten (spline gaps) und eine Vielzahl von Kugeln umfaßt, die jeweils in Reihe in ihren entsprechenden Keil verbindungsspalten angeordnet sind. Die Keilverbindungsspalten umfassen eine Vielzahl von Keilnuten, die jeweils in der Innenwandfläche eines Montageloches ausgebildet sind, das in der Mitte der Eingangsscheibe und in der Außenumfangsfläche der Eingangswelle in einer solchen Weise geöffnet sind, daß sie entlang der Eingangswellenrichtung und einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei insbesondere eine Gruppe vonein ander gegenüberliegenden Keilnuten als Keilverbindungsspalten entsprechend zu einer Linie von Kugeln dienen. Auch sind die jeweiligen Keilnuten als linearförmig vertiefte Bereiche ausgebildet, von denen jede einen halbkreisförmigen Abschnitt aufweist, und in dem Eingangswellenabschnitt sind sie in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung der Eingangswelle angeordnet.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein Beispiel des zuvor erläuterten stufenlosen Troidalgetriebes als ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug. In dem dargestellten herkömmlichen stufenlosen Troidalgetriebe wird eine Eingangsscheibe 42 koaxial mit einer Eingangswelle 41 ge stützt, welche drehbar in dem Innenbereich eines Getriebegehäuses (nicht gezeigt) gestützt wird, und eine Ausgangsscheibe 44 ist mit dem Endbereich einer Ausgangswel le 43 befestigt, welche in gleicher Weise zu der Eingangswelle 41 drehbar in dem Ge triebegehäuse gelagert ist. Ein Stützwinkel ist entweder auf der Innenfläche des Getrie begehäuses angeordnet, in welchem das stufenlose Troidalgetriebe gelagert wird, oder ist in dem Innenbereich des vorhandenen Getriebegehäuses gelagert, und in dem Stützwinkel sind zwei Drehzapfen (trunnions) 5 und 5 vorgesehen, die jeweils um ihre jeweiligen Zapfen (pirots) geschwenkt werden können, die an Positionen gelegen sind, die bezüglich der Eingangs- und Ausgangswellen 41 und 43 verdreht sind.

Diese Drehzapfen 5 und 5 sind jeweils aus einem Metallmaterial ausgebildet, das genü gend Steifigkeit aufweist, währenddessen die Zapfen auf den Außenflächen der zwei Endbereiche derselben in einer solchen Weise angeordnet sind, daß sie sich in der Richtung der Vorderseite und Rückseite von den Fig. 8 und 9 erstrecken und konzen trisch zueinander angeordnet sind. Auch sind in den jeweiligen Mittelbereichen der Dreh zapfen 5 und 5 Verschiebewellen 6 und 6 vorgesehen, währenddessen Kraftrollen (power rollers) 7 und 7 drehbar in den jeweiligen Peripherien der Verschiebewellen 6 und 6 drehbar gelagert sind. Und die Kraftrollen 7 und 7 werden durch die Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44 gehalten und sind zwischen diesen befindlich. Auf den jeweiligen einseitigen Flächen der Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44 sind in der Axialrichtung derselben, die gegenüberliegend zueinander sind, jeweils eine ein gangsseitige konkave Fläche 42a und eine ausgangsseitige konkave Fläche 44a aus gebildet, von denen jede einen Abschnitt in einer Bogenform mit einem Punkt an dessen entsprechenden Zapfen als ein Mittelpunkt derselben aufweist. Die Umfangsflächen 7a und 7a der Kraftrollen 7 und 7, die jeweils als konvexe Flächen ausgebildet sind, von denen jede eine Rotationsbogenflächenform aufweist, sind jeweils mit der eingangsseiti gen konkaven Fläche 42a und der ausgangsseitigen konkaven Fläche 44a in Kontakt.

Auch ist zwischen der Eingangswelle 41 und der Eingangsscheibe 42 eine Belastungs nocken-Preßvorrichtung 8 (d. h. eine Belastungsnockenvorrichtung) dazwischengeschal tet, und somit wird die Eingangsscheibe 42 zu der Ausgangsscheibe 44 durch die Preß vorrichtung 8 angepreßt. Die Preßvorrichtung 8 umfaßt eine Nockenplatte 9, die zusam men mit der Eingangswelle 41 drehbar ist, und eine Mehrzahl von (z. B. vier Stück von) Rollen 11, 11, die jeweils durch einen Käfig 10 in einer frei drehbaren Art und Weise gehalten werden. Auf einer Seitenfläche (in den Fig. 8 und 9 auf der rechten Seitenflä che) der Nockenplatte 9, ist eine Nockenfläche 12 ausgebildet, die aus einer konkav- konvexen Fläche besteht, die sich in der Umfangsrichtung der Nockenplatte 9 erstreckt, und gleichzeitig sind auf der Außenfläche (in den Fig. 8 und 9 auf der linken Seitenflä che) der Eingangsscheibe 42 eine gleichartige Nockenfläche 13 ausgebildet. Und die Mehrzahl von Rollen 11, 11 sind solcherart angeordnet, daß sie um ihre jeweiligen Wel len, die sich in Radialrichtung bezüglich der Mitte der Eingangswelle 11 erstrecken, frei gedreht werden können. Übrigens ist die Eingangsscheibe 42 in einer solchen Weise gelagert, daß sie in einem geringen Ausmaß in der Axialrichtung der Eingangswelle 49 bewegt werden kann, und sie kann frei in der Drehrichtung der Eingangswelle 41 gedreht werden.

Wenn die Nockenplatte 9 aufgrund der Drehbewegung der Eingangswelle 41 gedreht wird, um dadurch eine Rotationsphasendifferenz bezüglich der Eingangsscheibe 42 zu erzeugen, dann rollen die Mehrzahl von Rollen 11, 11 auf die zwei Nockenflächen 12 und 13, um dadurch die Nockenplatte 9 und die Eingangsscheibe 42 voneinander weg zu bewegen. Da die Nockenplatte 9 auf der Eingangswelle 41 durch ein Lager auf dem Getriebegehäuse in einer solchen Weise getragen wird, daß verhindert wird, daß die Nockenplatte 9 in der Axialrichtung der Eingangswelle 41 bewegt wird, wird die Ein gangsscheibe 42 zu den Kraftrollen 7, 7 hingepreßt, währenddessen diese Kraftrollen 7, 7 somit zu der Ausgangsscheibe 44 hingedrückt werden. Andererseits wird die Aus gangsscheibe 44 auf dem Getriebegehäuse in einer solchen Weise getragen, daß sie nur zusammen mit der Ausgangswelle 43 gedreht werden kann, sie aber gegenüber einer Bewegung in der Axialrichtung der Ausgangswelle 43 gehindert wird. Aus diesem Grund werden die Kraftrollen 7, 7 fest durch die Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44 gehalten und sind zwischen diesen befindlich. Aufgrund dessen werden die Kon taktdrücke zwischen den Umfangsflächen 7a, 7a der Kraftrollen 7, 7 und die eingangs seitige und ausgangsseitige konkaven Flächen 42a, 44a auf einen geeigneten Grad angehoben. Als ein Ergebnis dessen kann die Drehbewegung der Eingangsscheibe 42 gleichförmig zu der Ausgangsscheibe 44 über die Kraftrollen 7, 7 übertragen werden, um dadurch zu ermöglichen, die Ausgangswelle 43 zu drehen, an welcher die Ausgangs scheibe 44 befestigt ist.

Unter Bezugnahme auf eine Arbeitsweise zum Ändern eines Drehzahlverhältnisses zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle 41 und 43, werden zuerst, wenn die Dreh zahl zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle 41 und 43 vermindert wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist, die Drehzapfen 5 und 5 jeweils um die entsprechenden Zapfen in einer vor gegebenen Richtung geschwenkt, um dadurch die zuvor erläuterten Verschiebewellen 6 und 6 in einer solchen Weise zu neigen, daß die Umfangsflächen 7a und 7a der jeweili gen Kraftrollen 7, 7 in Kontakt mit dem Bereich der eingangsseitigen konkaven Fläche 42a zu der Mitte derselben sowie mit dem Bereich der außenseitigen konkaven Fläche 44a zu dem Außenumfang derselben in Kontakt kommen kann. Wenn andererseits die Drehzahl erhöht wird, wie in Fig. 9 gezeigt ist, werden die Drehzapfen 5 und 5 jeweils in die entgegengesetzte Richtung zu der oben erläuterten vorgegebenen Richtung ge schwenkt, um dadurch die zuvor erläuterten Verschiebewellen 6 und 6 in einer solchen Weise zu neigen, daß die Umfangsflächen 7a, 7a der jeweiligen Kraftrollen 7, 7 mit dem Bereich der eingangsseitigen konkaven Fläche 42a zu dem Außenumfang derselben sowie mit dem Bereich der ausgangsseitigen konkaven Fläche 44a zu dem Mittelpunkt derselben in Kontakt kommen kann. Auch kann, wenn die Neigungswinkel der Verschie bewellen 6 und 6 in der Mitte zwischen den Fig. 8 und 9 eingestellt sind, ein zwischenlie gendes Übersetzungsänderungsverhältnis erzielt werden.

Der Grundaufbau und die Arbeitsweise eines stufenlosen Troidalgetriebes sind wie oben beschrieben. Übrigens, wenn ein solches stufenloses Troidalgetriebe als ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, das einen Motor mit einer großen Ausgangsleistung einschließt, wird, um in der Lage zu sein, die Ausgangsleistung abzusichern, die übertra gen werden kann, vorgeschlagen, daß die zuvor erläuterten Eingangs- und Ausgangs scheiben 42 und 44 paarweise vorgesehen werden. Das heißt, bei dem stufenlosen Troidalgetriebe des sogenannten Doppelhohlraumtyps, sind die beiden Eingangsschei ben 42 und die beiden Ausgangsscheiben 44 parallel zueinander in der Kraftübertra gungsrichtung angeordnet. Hierbei zeigt Fig. 10 eine Ausführungsform eines herkömmli chen stufenlosen Troidalgetriebes des sogenannten Hohlraumtyps, welches entwickelt wurde, um ein solches Ziel zu erreichen.

Bei dem herkömmlichen in Fig. 10 gezeigten Aufbau wird eine Eingangswelle 15, die eine rotierende Welle ist, in dem Innenbereich eines Gehäuses 14 in einer solchen Wei se gelagert, daß nur die Drehung der Eingangswelle 15 ermöglicht wird. Die Eingangs welle 15 umfaßt einen Vorderhälftenabschnitt 15a, der mit der Ausgangswelle einer Kupplung od. dgl. zu verbinden ist, und umfaßt einen Rückhälftenabschnitt 15b, dem ermöglicht wird, um einen geringen Grad bezüglich dem Vorderhälftenabschnitt 15a zu drehen. Ein Paar von Eingangsscheiben 42 und 42 werden jeweils auch den beiden Endbereichen des Rückhälftenabschnitts 15b in Axialrichtung desselben durch Kugel keilverbindungen (ball splines) 16 und 16 in einer solchen Weise gelagert, daß ihre je weiligen eingangsseitigen konkaven Flächen 42a und 42a gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Auch sind in den Mittelbereichen der Rückflächen der beiden Ein gangsscheiben 42 und 42 (d. h. die Flächen der Eingangsscheiben 42 und 42, die auf der gegenüberliegenden Seite der eingangsseitigen konkaven Flächen 42a und 42a der Eingangsscheiben 42 und 42 in der Axialrichtung derselben angeordnet sind) angeord net, wobei dort jeweils ausgebildete vertiefte Bereiche 17 und 17 vorhanden sind. Eine konische Tellerfeder 20 ist zwischen der tiefliegenden Fläche des vertieften Bereiches 17 und der Belastungsmutter 18 angeordnet. Ebenfalls ist eine andere konische Tellerfeder 20 zwischen der tiefliegenden Fläche des vertieften Bereiches 17 und des absichernden gestuften Bereiches 19 angeordnet, welcher auf der Außenumfangsfläche des Vorder hälftenabschnitts 15a ausgebildet ist. Das heißt, Vorspannungen, die auf die Ausgangs scheiben 44 und 44 gerichtet sind (wird nachstehend erläutert), werden jeweils auf die beiden Eingangsscheiben 42 und 42 durch die vorhandenen konischen Tellerfedern 20 und 20 aufgebracht. In diesem Beispiel sind zwei konische Tellerfedern vorgesehen, wobei jedoch eine von ihnen weggelassen werden kann.

In dem Umfang des Mittelbereiches des Rückhälftenabschnitts 15b werden das Paar Ausgangsscheiben 44 und 44 drehbar bezüglich des Rückhälftenabschnitts 15b in einer solchen Weise gelagert, daß ihre ausgangsseitigen konkaven Flächen 44 und 44 jeweils den eingangsseitigen konkaven Flächen 42a und 42a gegenüberliegen. Auch werden die Mehrzahl von Kraftrollen 7, 7 (siehe Fig. 8 und 9), die drehbar auf der Mehrzahl von Drehzapfen 5, 5 durch die Verschiebewellen 6, 6 drehbar gestützt werden, durch die und zwischen den eingangsseitigen und ausgangsseitigen konkaven Flächen 42a und 44a gehalten. Ferner ist in dem Innenbereich des Gehäuses 14, der zwischen dem Paar von Ausgangsscheiben 44 und 44 angeordnet ist, eine Trennwand 21 ausgebildet. In dem Innenbereich eines Durchgangslochs 22 wird eine runde rohrförmige Buchse 24 durch ein Paar Wälzlager 23 und 23 gestützt, die jeweils Kugellager eines Schrägkugellager typs sind. Das Paar von Ausgangsscheiben 44 und 44 ist im Keilwelleneingriff mit den beiden Endbereichen der Buchse 24, solcherart, daß es frei zusammen mit der Buchse 24 gedreht werden kann. Auch ist ein Ausgangszahnrad 25 fest in den Mittelbereich der Buchse 24 vorgesehen, die in dem Innenbereich der Trennwand 21 angeordnet ist. An dererseits wird in dem Innenbereich des Gehäuses 14 eine Ausgangswelle 26 parallel zu der Eingangswelle 15 drehbar gestützt. Ein Zahnrad 27, das an einem Ende (in Fig. 10 dem linken Ende) der Ausgangswelle 26 befestigt ist, ist im Eingriff mit dem Ausgangs zahnrad 25, so daß die Drehbewegungen des Paares der Ausgangsscheiben 44 und 44 frei abgenommen werden können. Ferner ist zwischen dem Vorderhälftenabschnitt 15a und einer (in Fig. 10 der linken) der Eingangsscheiben 42 eine Preßvorrichtung 8 eines Belastungsnockentyps zwischengeschaltet, wobei, wenn die Eingangswelle 15 gedreht wird, die vorhandene (eine) Eingangsscheibe 42 frei angetrieben oder gedreht werden kann, währenddessen dieselbe in der Axialrichtung der Eingangsscheibe 15 zu der Aus gangsscheibe 44, zu welcher die vorhandene eine Eingangsscheibe 42 gegenüberliegt, hingedrückt wird.

Bei dem stufenlosen Troidalgetriebe, das den zuvor erläuterten Aufbau besitzt, werden mit der Drehbewegung der Eingangswelle 15 das Paar der Eingangsscheiben 42 und 42 gleichzeitig gedreht, die Drehbewegungen der Eingangsscheiben 42 und 42 werden auf das Paar von Ausgangsscheiben 44 und 44 gleichzeitig übertragen, und die Drehbewe gungen der Ausgangsscheiben 44 und 44 werden zu der Ausgangswelle 26 übertragen und werden dann von dieser abgenommen. Da in diesem Getriebe die Übertragung der Rotationskräfte mittels zweier Systeme ausgeführt wird, die parallel zueinander sind, kann ein hoher Pegel an Leistung (Drehmoment) übertragen werden.

Wenn die Kraft von der Eingangswelle 15 zu der Ausgangswelle 26 übertragen wird, werden die Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44 sowie die Kraftrollen 7, 7 (siehe Fig. 8 und 9), welche durch die und zwischen den Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44 gehalten werden, aufgrund einer großen Schublast elastisch verformt, welche durch die Preßvorrichtung 8 erzeugt wird. Diese elastische Verformung kann durch die Verschiebeoperationen der Eingangsscheiben 42 und 42 absorbiert werden, d. h., wenn sie bezüglich des Rückhälftenabschnittes 15b der Eingangswelle 15 in der Axialrichtung derselben verschoben werden. Da die Eingangsscheiben 42 und 42 auf dem Rückhälf tenabschnitt 15b durch die Kugelkeilverbindungen 16 und 16 in einer solchen Weise gestützt werden, daß sie frei in der Axialrichtung des Rückhälftenabschnitts 15b zu ver schieben sind, kann die zuvor erläuterte Absorption der elastischen Verformung gleich förmig erzielt werden. Auch wird aufgrund der Tatsache, daß die Verschiebewellen 6 und 6 (siehe Fig. 8 und 9), die jeweils exzentrische Wellen umfassen und die Kraftrollen 7, 7 schwenkbar stützen, um kreisförmige Löcher herum (nicht gezeigt) geschwenkt werden, die jeweils in den Drehzapfen 5, 5 der Kraftrollen 7, 7 ausgebildet sind, bewirkt, daß die Kraftrollen 7, 7 in der Axialrichtung des Rückhälftenabschnitts 15b verschoben werden, um dadurch eine Absorbierung der zuvor erläuterten elastischen Verformung zu ermögli chen. Eine solche Absorption der elastischen Verformung basierend auf den Schwenk verschiebebewegungen der Verschiebewellen 6, 6 ist herkömmlicherweise bekannt und bezieht sich nicht auf den kennzeichnenden Bereich der vorliegenden Erfindung, und daher wird die detaillierte Dastellung und Beschreibung derselben hierbei weggelassen. Nachstehend wird eine Beschreibung des Aufbaus des Bereiches der Kugelkeilverbindung 16 der Erfindung unter Bezugnahme nicht nur auf Fig. 10, sondern auch auf die Fig. 11 und 12, gegeben, wobei die Kugelkeilverbindung sich auf den cha rakteristischen Bereich der vorliegenden Erfindung bezieht.

Um die Kugelkeilverbindungen 16 herzustellen, sind in den jeweiligen Innenumfangsflä chen der Eingangsscheiben 42 und 42 innenumfangsflächenseitige Keilnuten (spline grooves) 28 und 28 in einer solchen Weise ausgebildet, daß sie sich in der Axialrichtung der Eingangsscheiben 42 und 42 erstrecken, und in den Außenumfangsflächenbereichen des Rückhälftenabschnitts 15b, der an den beiden Endbereichen derselben angeordnet ist, sind außenumfangsflächenseitige Keilnuten 29 und 29 in einer solchen Weise aus gebildet, daß sie sich in der Axialrichtung des Rückhälftenabschnitts 15b erstrecken. Zwischen die gegenseitig entsprechenden Keilnuten 28 und 29, von denen jede einen im wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitt aufweist, sind eine Mehrzahl von Kugeln 30, 30 dazwischengesetzt, wobei die Eingangsscheiben 42 und 42 mit dem Rückhälftenab schnitt 15b der Eingangswelle 15 in einer solchen Weise kombiniert sind, daß sie frei in der Richtung der Rotationskraftübertragung sowie in der Axialrichtung derselben frei verschoben werden können. Auch sind in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der innenumfangsflächenseitigen Keilnuten 28 und 28 Innen umfangsfläche-Fasen 31 und 31 vorgesehen, und in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der außenumfangsflächenseitigen Keilnuten 29 und 29 sind Außenumfangsflächen-Fasen 32 und 32 vorgesehen. Ferner ist der Rückhälften abschnitt 15b der Eingangswelle 15 als ein kreisförmiges Rohr ausgebildet, wobei in dem Mittelbereich des Rückhälftenabschnitts 15b, ein Ölzuführdurchlaß 33 ausgebildet ist, wobei der Ölzuführdurchlaß 33 nach außen in Durchmesserrichtung des Rückhälftenab schnitts 15b verzweigt ist, um dadurch Ölzuführverzweigungsdurchlässe 34, 34 zu schaffen, wobei die stromabwärtigen Enden der Ölzuführverzweigungsdurchlässe 34, 34 jeweils in den Nutbodenbereichen der außenumfangsflächenseitigen Keilnuten 29 und 29 geöffnet sind. Übrigens ist den Ölzuführverzweigungsdurchlässen 34, 34 (in der darge stellten Ausführungsform der Ölzuführverzweigungsdurchlaß 34, der auf der Seite der Preßvorrichtung 8 gelegen ist) der Hälftenabschnitt auf der Seite des Innendurchmessers in einer solchen Weise ausgebildet, daß er einen kleinen Durchmesser aufweist, wobei der Hälftenabschnitt auf der Seite des Außendurchmessers in einer solchen Weise aus gebildet ist, daß er einen großen Durchmesser aufweist. Der Grund für die Verwendung des Aufbaus liegt darin, daß es notwendig ist, den Innendurchmesser klein auszuführen, um die Durchflußgeschwindigkeit des Öls zu steuern, wobei die Länge des Bereiches mit kleinem Durchmesser, die schwierig zu bearbeiten ist, verkürzt werden muß, um dadurch die Bearbeitung des Bereiches mit kleinem Durchmesser zu erleichtern.

Unter Bezugnahme auf die Beziehung zwischen dem Innendurchmesser R₂ der Bereiche der Innenumfangsflächen der Eingangsscheiben 42 und 42, die von den innenumfangs flächenseitigen Keilnuten 28 und 28 verschoben werden, und dem Außendurchmesser D_15b der Bereiche der Außenumfangsfläche des Rückhälftenabschnitt 15b, der von den außenumfangsflächenseitigen Keilnuten 29 und 29 verschoben wird, wird unabhängig von den Bearbeitungstoleranzen der jeweiligen Umfangsflächen der Innendurchmesser R₂ größer festgesetzt, als der Außendurchmesser D_15b (d. h. R₂ < D_15b), so daß Spalten (Zwischenräume) zwischen den jeweiligen Umfangsflächen erzeugt werden können. Daher muß die Ausrichtung der Eingangsscheiben 42 und 42 bezüglich des Rückhälf tenabschnittes 15b (ein Arbeitsvorgang, um die Achsen der Eingangsscheiben 42 und 42 zu der Achse des Rückhälftenabschnitts 15b auszurichten) auf der Basis der Keilnuten 28, 29 ausgeführt werden. Auch müssen die eingangsseitigen konkaven Flächen 42a und 42a der Eingangsscheiben 42 und 42 auf der Basis der innenumfangsflächenseiti gen Kugelkeilverbindungen 28, 28 bearbeitet werden.

Wenn die Eingangsscheibe gedreht wird, währenddessen sie in Kontakt mit den Kraftrol len befindlich ist, wird aufgrund der starken Preßkraft, die durch die Belastungsnocken vorrichtung erteilt wird, die Eingangsscheibe teilweise verformt, währenddessen die Richtung und Geschwindigkeit dieser Verformung sich entsprechend der Positionen der Kraftrollen entlang der Umfangsrichtung derselben verändert. Zum Beispiel werden die Bereiche der Eingangsscheibe, die in der gleichen Phase zu den Kraftrollen angeordnet sind (d. h., die Kontaktpunkte der jeweiligen Kraftrollen) zu der Richtung des Außen durchmessers hin ausgedehnt, währenddessen die Bereiche der Eingangsscheibe, die der Zwischenphase der Kontaktpunkte der beiden zueinander angrenzenden Kraftrollen entsprechen, zu der Richtung des Innendurchmessers hin zusammengezogen werden.

Hierbei zeigt Fig. 3 ein Beispiel einer Eingangsscheibe, die in ein stufenloses Troidalge triebe eingebaut ist, das zwei Kraftrollen einschließt. Fig. 3 ist eine Ansicht, die erzielt wird, wenn die Eingangsscheibe 1 von deren Kontaktflächenseite bezüglich der beiden Kraftrollen gesehen wird, und in den Mittelbereich der Eingangsscheibe 1 tut sich ein Montageloch 2 auf, durch welches eine Eingangswelle eingesetzt werden kann. Auch ist die Eingangsscheibe 1 mit den beiden Kraftrollen an seinen beiden linken und rechten Kontaktpunkten 3 und 3 zu kontaktieren, die jeweils durch ein Bezugszeichen eines von einem Kreis umschlossenen + bezeichnet ist. Wenn eine starke Preßkraft auf die so aufgebaute Eingangsscheibe 1 von der Belastungsnockenvorrichtung aufgebracht wird, dann wird bewirkt, daß die Belastungen, die auf und um die Kontaktpunkte 3 und 3 der Eingangsscheibe 1 mit den beiden Kraftrollen wirken, teilweise ansteigen, mit dem Er gebnis, daß die Kontur der Eingangsscheibe 1, welche in einem vollständigen Kreis befindlich war, wie durch die durchgehende Linie in Fig. 3 gezeigt ist, bevor sie verformt wurde, in Linksrichtung und Rechtsrichtung nach außen gestreckt wird, und dadurch in eine solche Form verformt wird, wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, d. h. in eine elliptische Form gebracht wird, die von Seite zu Seite lang ist.

Auch zeigt Fig. 4 in gleicher Weise ein Beispiel einer Eingangsscheibe, die in ein stufen loses Troidalgetriebe eingebaut ist, das drei Kraftrollen einschließt. In diesem Fall wird die Eingangsscheibe 1 mit drei Kraftrollen an deren drei Kontaktpunkten 3, 3 und 3 kon taktiert, die jeweils an der oberen Seite, unteren rechten Seite und unteren linken Seite der Eingangsscheibe 1 angeordnet sind und durch Bezugszeichen eines mit Kreis um schlossenen + in Fig. 4 bezeichnet ist. Wenn eine starke Preßkraft auf diese so aufge baute Eingangsscheibe 1 von der Belastungsnockenvorrichtung aufgebracht wird, dann wird bewirkt, daß Belastungen, die auf und um die Kontaktpunkte 3, 3 und 3 der Ein gangsscheibe 1 mit den drei Kontaktrollen wirkt, partiell erhöht werden, mit dem Ergeb nis, daß die Kontur der Eingangsscheibe 1, die in einem solchen vollständigen Kreis vorhanden war, wie durch eine durchgehende Linie in Fig. 4 gezeigt ist, bevor sie ver formt wurde, in die obere Richtung, in die untere linke Richtung und die untere rechte Richtung nach außen gestreckt wird, und wobei sie in eine solche Form verformt wird, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 4 gezeigt ist.

Wenn die Eingangsscheibe 1 in dieser Weise verformt wird, dann wird bewirkt, daß der Abstand eines Spaltes zwischen der Ausgangsumfangsfläche der Eingangswelle und der Innenwandfläche des Montageloches 2 der Eingangsscheibe partiell erhöht oder vermin dert wird. Aus diesem Grund können, wenn die Kugelkeilverbindung, die auf der Kon taktfläche zwischen der Eingangswelle und der Eingangsscheibe 1 vorgesehen ist, sich mit der verformten Fläche der Eingangsscheibe 1 aufgrund der Belastungsnockenvor richtung überlappen, einige der Keilverbindungsspalten, die jeweils durch die Vielzahl von Keilnuten ausgebildet sind, einen solchen Abstand haben, der von einem geeigneten Abstand abweicht, der im Normalzustand der Eingangsscheibe 1 vorgesehen ist. Zum Beispiel wird in den Bereichen der Eingangsscheibe 1, welche in der gleichen Phase mit den Kraftrollen (d. h. dessen Kontaktpunkte mit den jeweiligen Kraftrollen) angeordnet sind, und auch in welchem die Eingangsscheibe 1 ausgedehnt wird, der Abstand der Keilverbindungsspalten (spline gaps) vergrößert verglichen mit dem geeigneten Wert, und andererseits, wird in den Bereichen der Eingangsscheibe 1, die in der Zwischenpha se mit den beiden einander angrenzenden Kraftrollen angeordnet sind und auch in wel cher die Eingangsscheibe 1 zusammengezogen wird, der Abstand der Keilverbindungs spalten vermindert, verglichen mit dem geeigneten Wert.

Wenn die Eingangsscheibe 1 in Kontakt kommt, um dadurch zu bewirken, daß der Ab stand der Keilverbindungsspalten kleiner wird als der Durchmesser jeder der Kugeln, die in Reihe innerhalb der Keilverbindungsspalten angeordnet sind, dann wird bewirkt, daß die Belastungen, die auf die jeweiligen Kugeln wirken, die innerhalb der abstandsvermin derten Keilverbindungsspalten angeordnet sind, erhöht, welches wiederum einen über mäßigen Flächendruck auf diese Kugeln bewirkt. Als ein Ergebnis dessen stört die er höhte Kugelrotationsbelastung nicht nur die Bewegung der Kugelkeilverbindung in Rich tung der Eingangswelle, um dadurch die Übersetzungswirksamkeit des gesamten stufen losen Troidalgetriebes zu vermindern, sondern bewirkt auch, daß die Kugeln gegen die Keilnuten stoßen, um dadurch Eindrücke darauf zu hinterlassen oder bewirkt, daß die Kugeln auf die Keilnuten aufrollen, so daß die Kugelkeilverbindung leicht brechen kann. Besonders wenn die Anzahl N der Keilverbindungsspalten der Kugelkeilverbindung ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl Np der Kraftrollen ist, ist die gleiche Anzahl der Keilverbindungsspalten wie die Anzahl Np der Kraftrollen, welche das größte gemeinsa me Maß zwischen den Anzahlen N und Np sind, zur gleichen Zeit in dem großen zu sammengezogenen Bereich der Eingangsscheibe 1 gelegen (d. h., der Zwischenphasen bereich der Kontaktpunkte der Eingangsscheibe 1 mit den beiden Kraftrollen), so daß die zuvor erläuterte Tendenz zur Verminderung der Übertragungswirksamkeit und die Ten denz zur Erhöhung der Bruchrate beide ferner verstärkt werden.

Zum Beispiel wird in Fig. 5, welches einen Fall zeigt, wo sechs Stücke von Keilnuten 4 in regelmäßigen Abständen in der Eingangsscheibe 1 ausgebildet sind, welche in Fig. 3 gezeigt ist und mit welchen die beiden Kraftrollen in Kontakt gebracht werden, da die Eingangsscheibe 1 aus einer Form verformt wird, die durch eine durchgehende Linie in Fig. 5 gezeigt ist, in eine Form, die durch eine gestrichelte Linie, die in Fig. 5 gezeigt ist, gebracht wird aus den sechs regelmäßig beabstandeten Keilnuten 4 für die beiden Keil nuten 4a und 4a, welche jeweils auf der Oberseite und Unterseite der Eingangsscheibe 1 gelegen sind, der Innendurchmesser des Montageloches 2 am stärksten vermindert. Als ein Ergebnis dessen werden die Keilverbindungsspalten, die durch diese Keilnuten 4a und 4a an der Oberseite und Unterseite ausgebildet werden, in dem Abstand derselben verengt, so daß bewirkt wird, daß die Belastungen, die auf die Kugeln wirken, die inner halb dieser Keilnuten angeordnet sind, beide anwachsen. Auch in Fig. 5, welches einen Fall zeigt, wo sechs Stücke von Keilnuten 4 in regelmäßigen Abständen in der Eingangs scheibe 1 ausgebildet sind, welche in Fig. 4 gezeigt ist und mit welcher die drei Kontak trollen in Kontakt gebracht werden, wird entsprechend der Verformung der Eingangs scheibe 1 aus den sechs regelmäßig beabstandeten Keilnuten 4 heraus für die drei Keilnuten 4b, 4b und 4b, die jeweils auf der oberen linken Seite, oberen rechten Seite und unteren Seite der Eingangsscheibe 1 gelegen sind, der Innendurchmesser des Montageloches 2 am stärksten vermindert. Als ein Ergebnis dessen werden die Keilver bindungsspalten, die durch diese Keilnuten 4b, 4b und 4a an der oberen linken Seite, oberen rechten Seite und unteren Seite ausgebildet sind, in dem Abstand derselben verengt, so daß bewirkt wird, daß die Belastungen, die auf die Kugeln wirken, die inner halb dieser Keilnuten angeordnet sind, anwachsen.

Ferner ist es bei dem herkömmlichen stufenlosen Troidalgetriebe, welches in der zuvor erläuterten Art und Weise aufgebaut ist, und arbeitet, aus den folgenden beiden Gründen (1) und (2) schwierig, ein übertragbares Drehmoment zwischen der rotierenden Welle eines Rückhälftenabschnitts 15b od. dgl. und der Eingangsscheiben 42, 42 zu erhöhen, währenddessen die Lebensdauer derselben abgesichert wird. Das heißt:

(1) Ein konzentriertes Aufbringen von Spannungen auf die Nutbodenbereiche der Keilnuten 28 und 29, die jeweils auf den Innen- und Außenumfangsflächenseiten des Getriebes ausgebildet sind, kann nicht auf einen geeigneten Grad entlastet werden, und daher besteht, wenn ein großes Drehmoment übertragen wird, die Möglichkeit, daß Schädigungen, wie z. B. Risse u. dgl., an und von den Nutbodenbereichen bewirkt wer den können.
(2) Die Kontaktellipsen in den Kontaktbereichen zwischen den beiden Flächen in Umfangsrichtung der innen- und außenflächenseitigen Keilnuten 28 und 29 und Wälzflä chen der Kugeln 30, 30 können nicht erhöht werden, so daß bewirkt wird, daß die Flä chendrücke, die auf die Kontaktbereiche aufgebracht werden, anwachsen. Wenn aus diesem Grund eine große Drehmomentübertragung ausgeführt wird, dann ist es schwie rig, eine Wälzlebensdauer zwischen den Flächen in Umfangsrichtung der innen- und außenflächenseitigen Keilnuten 28, 29 und den Wälzflächen der Kugeln 30, 30 abzusi chern.

Nachstehend wird eine detailliertere Beschreibung der oben erläuterten Ursachen oder Probleme (1) und (2) gegeben.

Gründe für das Problem (1)

Um einen Kontaktwinkel zwischen den Innenflächen der innen- und außenflächenseiti gen Keilnuten 28, 29 und den Wälzflächen der Kugeln 30, 30 abzusichern, um dadurch die Steifigkeit und Tragfähigkeit der Kugelkeilverbindung 16 in der Rotationsrichtung dieselben abzusichern, müssen die Keilnuten 28, 29 in einer solchen Weise ausgebildet sein, daß sie einen Abschnitt in Form eines gotischen Bogens (gothic arch shape) in der Durchmesserrichtung haben, wie in Fig. 13 übertrieben gezeigt ist. Das heißt, die Keilnu ten 28, 29 müssen jeweils in einer solchen Weise ausgebildet sein, daß zwei Seitenflä chenbereich-Bogenflächen 35 und 35, von denen jede einen Krümmungsradius aufweist, der größer als der Krümmungsradius der zur vorerläuterten Wälzfläche ist, kontinuierlich miteinander über einen Nutbodenbereich 36 verbunden sind. Andererseits wird während der Arbeitsweise des stufenlosen Troidalgetriebes aufgrund der Preßkräfte, die auf die Innenflächen der Innen- und außenflächenseitigen Keilnuten 28, 29 von den Kugeln 30, 30 aufgebracht wird, eine Zugspannung auf den Nutbodenbereich 36 aufgebracht. Auch wird in dem Fall der innenumfangsflächenseitigen Keilnut 28 aufgrund einer Schublast, die auf den Umfangsrichtungsbereich der Eingangsscheibe 42 von der Kraftrolle aufge bracht wird, die Innenumfangsfläche der Eingangsscheibe 42 in eine elliptische Form verformt, welches die zuvor erläuterte Zugspannung weiter erhöht. Wenn der Krüm mungsradius des Abschnittes des Nutbodenbereichs 36 klein ist, dann wird eine Mög lichkeit gegeben, daß eine Schädigung, wie z. B. ein Riß od. dgl. in dem Nutbodenbereich 36 durch die wiederholt aufgebrachte zuvor erläuterte Zugspannung bewirkt wird, d. h., daß ein solcher kleiner Krümmungsradius ein Hindernis zur Absicherung der Lebens dauer des stufenlosen Troidalgetriebes schafft.

Gründe für das Problem (2)

Um die Flächendrücke zu vermindern, die auf die Kontaktbereiche zwischen den beiden Flächen in Umfangsrichtung der innen- und außenflächenseitigen Keilnuten 28, 29 und den Wälzflächen der Kugeln 30, 30 aufgebracht wird, und um dadurch die Wälzlebens dauer zwischen den beiden Flächen in Umfangsrichtung der innen- und außenflächen seitigen Keilnuten 28, 29 und der Wälzflächen der Kugeln 30, 30 abzusichern, können bevorzugterweise die Kontaktellipsen der Kontaktbereiche in der Größe erhöht werden.

Andererseits ist es notwendig, um die Kontaktellipsen zu steigern, die einander gegen überliegenden Flächen zwischen den beiden Flächen in Umfangsrichtung der innen- und außenflächenseitigen Keilnuten 28, 29 und den Wälzflächen der Kugeln 30, 30 zu ver breitern. Besonders müssen wirksame Schleifflächen, welche in den Innenflächen der innen- und außenflächenseitigen Keilnuten 28, 29 eingeschlossen sind und so geschlif fen sind, daß die Wälzflächen der Kugeln 30, 30 damit in Kontakt kommen können, ver größert werden, insbesondere muß die Länge der Abschnitte solcher wirksamer Schleifflächen, die sich in Umfangsrichtung erstrecken, vergrößert werden.

Um dieses zu bewältigen, sind bei dem oben erläuterten herkömmlichen Aufbau die Innenumfangsfläche-Phasen 31 und 31 jeweils in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der innenumfangsflächenseitigen Keilnuten 28 und 28 in gleicher Form zu den Außenumfangsfläche-Phasen 32 und 32 ausgebildet, die jeweils in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der außen um fangsflächenseitigen Keilnuten 29 und 29 ausgebildet sind. Daher ist die Länge L₂₉ in Umfangsrichtung des Abschnittes der wirksamen Schleiffläche der außenumfangsflä chenseitigen Keilnut 29, die in der Außenumfangsfläche des Rückhälftenabschnitts 15b ausgebildet ist und die eine konvexe Fläche schafft, kleiner, als die Länge L₂₈ in Um fangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Schleiffläche der innenumfangsflächenseiti gen Keilnut 28, die in der Innenumfangsfläche der Eingangsscheibe 42 ausgebildet ist, die eine konkave Fläche schafft (d. h., L₂₉ < L₂₈). Als ein Ergebnis dessen kann die oben erläuterte Kontaktellipse nicht so ausgeführt werden, daß sie sich an die Öffnung der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29 in einem genügenden Grad annähert, und wenn ein Kontaktwinkel zwischen der Innenfläche der vorhandenen außenumfangsflä chenseitigen Keilnut 29 und der Wälzfläche der Kugel 30 abgesichert wird, dann kann die Kontaktellipse nicht in der Größe auf einen genügenden Grad vergrößert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile, die bei den zuvor erläuterten herkömmlichen Kugelkeilverbindungen gefunden wurden. Dementsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, ein stufenloses Troidalgetriebe zu schaffen und eine Kugel keilverbindung zur Verwendung in dem stufenlosen Troidalgetriebe zu schaffen, bei welchem, wenn eine Eingangsscheibe aufgrund einer Preßkraft von den Kraftrollen ver formt wird durch Verminderung der Anzahl der Keilverbindungsspalten, die die größten Belastungen auf die Kugeln aufbringen, die Störungen und den Übertragungsverlust der Kugelkeilverbindung, die durch den übermäßigen Flächendruck auf die Kugeln bewirkt wird, vermindert werden kann.

Ferner ist es ein anderes Ziel der Erfindung, ein stufenloses Troidalgetriebe und eine Kugelkeilverbindung zur Verwendung in dem stufenlosen Troidalgetriebe zu schaffen, welches einen oder beide der zuvor erläuterten Fälle (1) und (2) vermeidet, die die Ver einbarkeit zwischen der Sicherheit eines Übertragungsdrehmomentes und der Steige rung der Lebensdauer behindert.

Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Kugelkeilverbindung zur Verwendung in einem stufenlosen Troidalgetriebe geschaffen, welche umfaßt: eine Mehrzahl von Keilnuten, die jeweils in einer Außenumfangsfläche einer Eingangswelle und einer Innenwandfläche eines Montageloches ausgebildet ist, das sich in einen Mit telbereich einer Eingangsscheibe in einer solchen Weise öffnet, daß sie sich entlang einer Richtung der Eingangswelle erstrecken und einander gegenüberliegend sind, wo durch Keilverbindungsspalten durch zwei einander gegenüberliegende Keilnuten gebildet werden, die jeweils in der Außenumfangsfläche der Eingangswelle und der Innenwand fläche des Montageloches der Keilnuten ausgebildet sind; und eine Mehrzahl von Ku geln, die in Reihe innerhalb der Keilverbindungsspalten angeordnet sind, währenddessen eine Bewegung der Eingangsscheibe in der Richtung der Eingangswelle mittels des Kontaktes zwischen den Keilverbindungsspalten und den Kugeln ermöglicht wird, wobei die Eingangswelle und die Eingangsscheibe antreibend miteinander verbunden sind, wobei die Anzahl der Keilverbindungsspalten unterschiedlich zu einem ganzzahligen Vielfachen der Anzahl von Kraftrollen festgelegt wird, die durch die und zwischen der Eingangsscheibe und der Ausgangsscheibe in Kontakt mit den beiden Scheiben gehal ten wird, um ein Rotationsdrehmoment zwischen der Eingangsscheibe zu übertragen.

Bevorzugterweise ist die Anzahl der Keilverbindungsspalten zueinander teilerfremd.

Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kugelkeilver bindung für ein stufenloses Troidalgetriebe geschaffen, wobei eine Scheibe durch die Kugelkeilverbindung auf einer Außenumfangsfläche der rotierenden Welle gelagert ist, um frei in einer Axialrichtung der rotierenden Welle verschoben zu werden, wobei die Kugelkeilverbindung umfaßt: eine Mehrzahl von ersten Keilnuten, die jeweils in einer Innenumfangsfläche der Scheibe ausgebildet sind; eine Mehrzahl von zweiten Keilnuten, die jeweils in der Außenumfangsfläche der rotierenden Welle ausgebildet sind, wobei die ersten Keilnuten und die zweiten Keilnuten jeweils sich entlang einer Richtung der rotie renden Welle erstrecken und jeweils zueinander gegenüberliegend sind, wodurch eine Vielzahl von Keilverbindungsspalten ausgebildet werden; und eine Mehrzahl von Kugeln, die in Reihe innerhalb der Keilverbindungsspalten angeordnet sind, wobei jede der er sten Keilnuten und der zweiten Keilnuten umfassen: zweiseitige Oberflächenbogenberei che, die jeweils auf beiden Innenflächen in Umfangsrichtung der ersten Keilnut und der zweiten Keilnut ausgebildet sind, wobei jede der Seitenfläche-Bogenbereiche einen größeren Krümmungsradius aufweist, als ein Krümmungsradius einer Wälzfläche der Kugel; eine Bodenbogenfläche, die auf einem Bodenbereich der ersten Keilnut und der zweiten Keilnut ausgebildet ist, wobei die Bodenbogenfläche einen Krümmungsradius aufweist, der kleiner als der Krümmungsradius der Wälzfläche der Kugel ist und 0,15 mal oder das Mehrfache des Außendurchmessers der Kugel ist, so daß die erste Keilnut und die zweite Keilnut einen Querschnitt in Form eines gotischen Bogens hat, und nach Ausführung einer Wärmebehandlung der ersten Keilnuten und der zweiten Keilnuten wärmebehandelte abnorme Schichten von einer Fläche jeder der Bodenbereiche der ersten Keilnuten und der zweiten Keilnuten entfernt werden.

Da der Krümmungsradius des Abschnittes des Nutbodenbereiches jeder der Keilnuten, die jeweils auf der Innenumfangsfläche einer der Scheiben und auf der Außenumfangs fläche der rotierenden Welle des vorhandenen Getriebes das 0,15fache oder das Mehr fache des Außendurchmessers der Kugel ist, tritt nur schwer eine Schädigung, wie z. B. ein Riß od. dgl., in den Nutbodenbereich auf, unabhängig von der Zugspannung, die auf den Nutbodenbereich aufgrund der Preßkraft aufgebracht wird, die von den Kugeln zu den jeweiligen Innenflächen der oben erläuterten innen- und außenumfangsflächenseiti gen Keilnuten aufgebracht werden. Auch ist bei dem vorhandenen Nutbodenbereich keinerlei abnorme Schicht vorhanden, welche durch die Ausführung der Wärmebehand lung auf den Keilnuten bewirkt wird, so daß die Verhinderung der Schädigung des Nut bodenbereiches effektiver erzielt werden kann.

Entsprechend einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Kugelkeilverbindung für ein stufenloses Troidalgetriebe geschaffen, wobei eine Scheibe über die Kugelkeilverbin dung auf einer Außenumfangsfläche einer rotierenden Welle gestützt wird, um frei in einer Axialrichtung der rotierenden Welle verschoben zu werden, wobei die Kugelkeil verbindung umfaßt: eine Mehrzahl von ersten Keilnuten, die jeweils in einer Innenum fangsfläche der Scheibe ausgebildet sind, wobei jede der ersten Keilnuten zwei erste Fasen aufweist, die jeweils in Umfangsrichtung zwei Endöffnungskantenbereiche der ersten Keilnut ausgebildet sind; eine Mehrzahl von zweiten Keilnuten, die jeweils in der Außenumfangsfläche der rotierenden Welle ausgebildet sind, wobei jede der zweiten Keilnuten zwei zweite Fasen aufweist die jeweils in Umfangsrichtung in zwei Endöff nungskantenbereiche der zweiten Keilnut ausgebildet sind, wobei die ersten Keilnuten und die zweiten Keilnuten sich jeweils entlang einer Richtung der rotierenden Welle erstrecken und einander jeweils gegenüberliegend sind, wodurch eine Mehrzahl von Keilverbindungsspalten ausgebildet werden; und eine Mehrzahl von Kugeln, die in Reihe innerhalb der Keilverbindungsspalten angeordnet sind, wobei die zweiten Fasen kleiner festgelegt sind, als die ersten Fasen.

Da die Außenumfangsfläche-Fasen kleiner festgelegt sind, als die Innenumfangsfläche- Fasen, kann die Länge in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Schleiffläche der außenumfangsflächenseitigen Keilnut durch einen Betrag, der der obigen Verminde rung entspricht, abgesichert werden. Als ein Ergebnis dessen kann nicht nur der Kon taktwinkel zwischen der außenumfangsflächenseitigen Keilnut und den Kugeln abgesi chert werden, sondern auch die notwendige Größe der Kontaktellipse kann abgesichert werden, wodurch ermöglicht wird, die Wälzlebensdauer zwischen den Innenflächen der außenumfangsflächenseitigen Keilnut und den Wälzflächen der Kugeln abzusichern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den beiliegenden Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Ausführungsform einer Eingangsscheibe, die in einer Kugelkeilverbindung zur Verwendung in einem stufenlosen Troidalgetriebe ent sprechend der Erfindung verwendet wird, in welchem Keilnuten ausgebildet sind, die dazu verwendet werden, Keilverbindungsspalten zu bilden;

Fig. 2 eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform einer Eingangsscheibe, die in einer Kugelkeilverbindung zur Verwendung in einem stufenlosen Troidalgetriebe entsprechend der Erfindung verwendet wird, in welcher Keilnuten ausgebildet sind, die dazu verwendet werden, Keilverbindungsspalten zu bilden;

Fig. 3 eine Vorderansicht einer Eingangsscheibe, die in ein stufenloses Troidalge triebe eingebaut ist und zwei Kraftrollen einschließt, wobei gezeigt ist, wie die Eingangs scheibe verformt wird;

Fig. 4 eine Vorderansicht einer Eingangsscheibe, die in ein stufenloses Troidalge triebe eingebaut sind und drei Kraftrollen einschließt, wobei gezeigt wird, wie die Ein gangsscheibe verformt wird;

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Eingangsscheibe, mit der zwei Kraftrollen, die in Fig. 3 gezeigt sind, in Kontakt kommen können, wobei eine Ausführungsform der Ein gangsscheibe gezeigt ist, in welcher sechs Keilnuten ausgebildet sind;

Fig. 6 eine Vorderansicht einer Eingangsscheibe, mit welcher drei Kontaktrollen, die in Fig. 4 gezeigt sind, in Kontakt kommen können, wobei eine Ausführungsform der Eingangsscheibe gezeigt ist, in welcher sechs Keilnuten ausgebildet sind;

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht von Hauptbereichen einer Ausführungsform eines stufenlosen Troidalgetriebes entsprechend der Erfindung, ähnlich zu Fig. 12;

Fig. 8 eine Seitenansicht des Grundaufbaus des stufenlosen Troidalgetriebes, das einen maximalen Verlangsamungszustand desselben zeigt;

Fig. 9 eine Seitenansicht des Grundaufbaus des stufenlosen Troidalgetriebes, das den maximalen Beschleunigungszustand desselben zeigt;

Fig. 10 eine Schnittansicht eines herkömmlichen stufenlosen Troidalgetriebes;

Fig. 11 eine vergrößerte Schnittansicht, die entlang der Linie A-A verläuft, die in Fig. 10 gezeigt ist;

Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht des B-Bereiches, der in Fig. 11 gezeigt ist; und

Fig. 13 einen Abschnitt ähnlich zu Fig. 12, der die Form eines Keilnutenabschnitts in einer übertrieben dargestellten Art und Weise zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In einer Kugelkeilverbindung gemäß der Erfindung sind die Anzahl N der Keilverbin dungsspalten und die Anzahl Np der Kraftrollen, die mit einer Eingangsscheibe in Kon takt kommen, in einer solchen Weise festgelegt, daß die Anzahl N kein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl Np ist. Als ein Ergebnis dessen überlappen auch in einem Zu stand, wo eine Preßkraft von den Kraftrollen auf die Eingangsscheibe aufgebracht wird, um dadurch die Eingangsscheibe zu verformen, die Phase der verformten Fläche der Eingangsscheibe sich immer mit den Positionen, in welchen die Keilnuten ausgebildet sind, nur mit der gleichen Anzahl von Punkten als größte gemeinsame Maß zwischen den Anzahlen N und Np, und aus diesem Grund wird die Anzahl der Keilverbindungs spalten, deren Abstände stark von einem geeigneten Wert abweichen, zumindest die Hälfte der Anzahl Np oder weniger. Das heißt, die Anzahl von Kugeln, auf welchen die größten Belastungen aufgebracht werden, wird stark reduziert verglichen mit der her kömmlichen Kugelkeilverbindung, welches es ermöglicht, die Störungen und den Über tragungsverlust der Kugelkeilverbindung, die durch den übermäßigen Flächendruck auf die Kugeln bewirkt wird, auf ein Minimum zu beschränken. Auch können aufgrund der verminderten Anzahl von Kugeln mit den auf diese aufgebrachten größten Belastungen, die Belastungen, die auf die jeweiligen Keilnuten aufgebracht werden, ausgeglichen werden, so daß die obere Grenze der Belastungstoleranz der Kugelkeilverbindung klei ner eingestellt werden kann, als bei der herkömmlichen Kugelkeilverbindung.

Besonders, wenn die Anzahl N der Keilverbindungsspalten und die Anzahl Np der Kraf trollen, die in Kontakt mit der Eingangsscheibe kommen, in einer solchen Weise festge legt sind, daß sie teilerfremd zueinander sind, überlappt sich die Phase des verformten Bereiches der Eingangsscheibe mit den Keilnut-Bildungspositionen immer an einem Punkt, da das größte gemeinsame Maß zwischen den Anzahlen N und Np immer 1 ist, und daher ist die Anzahl der Linien der Kugeln mit den größten Belastungen, die auf diese aufgebracht wird, eins. Aufgrund dessen können die Störungen und der Übertra gungsverlust der Kugelkeilverbindung, die durch den übermäßigen Flächendruck auf die Kugeln bewirkt wird, stark vermindert werden, wenn sie mit der herkömmlichen Kugel keilverbindung verglichen werden.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Eingangsscheibe, die in einer Kugelkeilverbin dung zur Verwendung in einem stufenlosen Troidalgetriebe entsprechend der Erfindung verwendet wird, in welchem Keilnuten ausgebildet sind, die verwendet werden, um die Keilverbindungsspalten zu bilden. Bei der vorliegenden Eingangsscheibe sind die ande ren übrigen Elemente derselben als die Anzahl der Keilnuten im Aufbau gleich mit denen der herkömmlichen Eingangsscheibe mit darin ausgebildeten Keilnuten. Mit der vorlie genden Eingangsscheibe 1 sind in gleicher Weise zu Fig. 3 zwei Kraftrollen jeweils mit der Eingangsscheibe 1 an den linken und rechten Kontaktpunkten 3 und 3 derselben in Kontakt. Auch ist die Anzahl der Keilnuten 4, die in der Innenwandfläche des Montagelo ches 2 der Eingangsscheibe 1 in regelmäßigen Abständen ausgebildet sind, drei. Daher ist, auch wenn die Eingangsscheibe aufgrund einer Preßkraft von den Kraftrollen geformt wird und dadurch von einer solchen vollständigen Kreisform, wie durch eine durchge hende Linie in Fig. 1 gezeigt ist, in eine elliptische Form gedreht wird, welche von Seite zu Seite lang ist, wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, der Keilverbindungsspalt, welchem ermöglicht wird, sich mit der Phase der Eingangsscheibe 1 zu überlappen, wo der Innendurchmesser des Montageloches 2 am stärksten vermindert wird, nur der Keil verbindungsspalt, der durch die obere Keilnut 4a gebildet wird.

Auch zeigt Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Eingangsscheibe, die in einer Ku gelkeilverbindung zur Verwendung in einem stufenlosen Troidalgetriebe entsprechend der Erfindung verwendet wird, in welcher Keilnuten ausgebildet sind, die verwendet werden, um die Keilverbindungsspalten zu bilden. Bei der vorliegenden Eingangsscheibe sind, in gleicher Weise zu Fig. 4, die drei Kraftrollen jeweils mit dem oberen, unteren linken und unteren rechten Kontaktpunkt 3 der Eingangsscheibe 1 in Kontakt. Auch sind in der Innenwandfläche des Montageloches 2 der Eingangsscheibe 1 vier Keilnuten in einer solchen Weise ausgebildet, daß sie in regelmäßigen Abständen voneinander be abstandet sind. Wenn in dieser Ausführungsform die Eingangsscheibe aufgrund einer Preßkraft von den Kraftrollen verformt wird und dadurch von einer vollständigen Kreis form, wie durch eine durchgehende Linie in Fig. 2 gezeigt ist, in eine elliptische Form gedreht wird, welche von Seite zu Seite lang ist, wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, wird der Keilverbindungsspalt, dem ermöglicht wird, mit der Phase der Eingangs scheibe 1 zu überlappen, wo der Innendurchmesser des Montageloches 2 am stärksten vermindert wird, nur der Keilverbindungsspalt vorhanden, der durch die untere Keilnut 4a gebildet wird.

Übrigens wurde bei den zuvor erläuterten Ausführungsformen die Beschreibung gegeben für eine Kombination von zwei Kraftrollen mit drei Keilnuten und die Kombination von drei Kraftrollen mit vier Keilnuten. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Kombinationen beschränkt. Wenn z. B. drei oder vier Kraftrollen mit fünf Keilnuten kombiniert werden, ist es auch möglich, eine Kugelkeilverbindung zur Verwendung in einem stufenlosen Troi dalgetriebe gemäß der Erfindung zu schaffen.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines stufenlosen Troidalgetriebes entspre chend der vorliegenden Erfindung. Übrigens, die vorliegende Erfindung ist dadurch ge kennzeichnet, daß eine Kugelkeilverbindung 16a, die zwischen die Außenumfangsfläche einer rotierenden Welle, wie z. B. ein Rückhälftenabschnitt 15b einer Eingangswelle 15 od. dgl. und die Innenumfangsfläche einer Eingangsscheibe 42 dazwischengesetzt ist, im Aufbau verbessert wird, um dadurch zu ermöglichen, nicht nur ein Getriebedrehmo ment abzusichern, sondern auch die Lebensdauer des stufenlosen Troidalgetriebes zu erhöhen. Die übrigen Bereiche der vorliegenden Erfindung sind im Aufbau und in der Arbeitsweise zu dem zuvor erläuterten herkömmlichen stufenlosen Troidalgetriebe gleich. Daher wird eine doppelte Darstellung und Beschreibung derselben weggelassen oder hierbei vereinfacht, und die Beschreibung wird nachstehend hauptsächlich auf den charakteristischen Bereich der vorliegenden Erfindung gegeben.

Um die Kugelkeilverbindung 16a anzuordnen, ist eine innenumfangsflächenseitige Keil nut 28a in der Innenumfangsfläche der Eingangsscheibe 42 ausgebildet, währenddessen eine außenumfangsflächenseitige Keilnut 29a in der Außenumfangsfläche des Rückhälf tenabschnitts 15b der Eingangswelle 15 ausgebildet ist. Die beiden Keilnuten 28a und 29a sind jeweils in einer solchen Weise ausgebildet, daß ihre jeweiligen beiden Innenflä chen in Umfangsrichtung Seitenflächenbereich-Bogenflächen 35a und 35a schaffen, von denen jede einen größeren Krümmungsradius R_35a hat, als der Krümmungsradius (D/2) einer Kugel 30 hat, wodurch die Kugelkeilverbindung 16a gebildet wird. Andererseits sind die Nutbodenbereiche 36a der beiden Keilnuten 28a und 29a jeweils als Nutbodenbe reich-Bogenflächen 37 ausgebildet, von denen jede einen kleineren Krümmungsradius R₃₇ hat, als der Krümmungsradius der Wälzfläche der Kugel 30. Daher hat jede der beiden Keilnuten 28a und 29a einen Abschnitt in Form eines gotischen Bogens.

Der Krümmungsradius R_35a jeder der Seitenflächenbereich-Bogenflächen 35a und 35a ist in dem Bereich von 52-57% (R_35a: (0,52-0,57)D) vom Außendurchmesser D der Kugel 30 festgelegt. Auch wird der Mittelpunkt des Krümmungsradius des Abschnitts der jewei ligen Seitenflächenbereich-Bogenflächen 35a und 35a so gesteuert, daß der Kontaktwin kel α zwischen den jeweiligen Seitenflächenbereich-Bogenflächen 35a und 35a und der Kugel 30 in dem Bereich von 30-60 Grad festgelegt werden kann. Andererseits ist der Krümmungsradius R₃₇ jeder der Nutbodenbereich-Bogenflächen 37 auf das 0,15fache oder Mehrfache des Außendurchmessers D der Kugel 30 festgelegt. Der Krümmungsra dius R₃₇ jeder der Nutbodenbereich-Bogenflächen 37 ist jedoch auch auf weniger als 1/2 des Außendurchmessers D der Kugel 30 festgelegt (d. h., der Krümmungsradius R₃₇ ist festgelegt auf: 0,15 D ≦ R₃₇ < D/2).

Da, wie oben beschrieben, der Krümmungsradius R₃₇ jeder der Nutbodenbereich- Bogenflächen 37, die jeweils die Nutbodenbereiche 37a der innenumfangsflächenseiti gen Keilnut 28a und der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29a bilden, auf das 0,15fache oder Mehrfache des Außendurchmessers D der Kugel 30 festgelegt ist, wer den Spannungen nur schwer auf die Nutbodenbereiche 36a konzentriert. Daher wird aufgrund einer Preßkraft, die von der Kugel 30 auf die jeweiligen Innenflächen der innen umfangsflächenseitigen Keilnut 28a und der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29a aufgebracht wird, insbesondere aufgrund der Preßkraft, die auf die jeweiligen Seitenflä chenbereich-Bogenflächen 35a und 35a der Keilnuten 28a und 29a aufgebracht werden, eine Schädigung, wie z. B. ein Riß od. dgl., nur schwierig in den Nutbodenbereichen 36a unabhängig von den Zugspannungen auftreten, die auf die Nutbodenbereiche 36a der Keilnuten 28a und 29a aufgebracht werden.

Ferner werden, nachdem die Nutbodenbereiche 36a wärmebehandelt sind, die wärme behandelten abnormen Schichten (abnormal layers) der Oberflächen der Nutbodenberei che 36a von diesen entfernt. Das heißt, die Innenumfangsfläche der Eingangsscheibe 42 und die Außenumfangsfläche des Rückhälftenabschnitts 15b werden zum Härten wär mebehandelt, um die Lebensdauer derselben zu steigern. Durch die Ausführung der Wärmebehandlung werden wärmebehandelte abnorme Schichten in dem Oberflächen bereich der Innenumfangsfläche der Eingangsscheibe 42 und in dem Oberflächenbereich der Außenumfangsfläche des Rückhälftenabschnitts 15b jeweils erzeugt. Wenn solche abnormen wärmebehandelten Schichten in den Oberflächenbereichen der Nutbodenbe reiche 36a vorhanden sind, auf die eine große Kraft während der Arbeitsweise des stu fenlosen Troidalgetriebes aufgebracht wird, tritt leicht eine Schädigung, wie z. B. ein Riß od. dgl. in den Nutbodenbereichen 36a auf. Da andererseits entsprechend der vorliegen den Ausführungsform die abnormen wärmebehandelten Schichten von den Oberflächen bereichen der Nutbodenbereiche 36a entfernt werden, kann das Auftreten einer solchen Schädigung verhindert werden.

In Tabelle 1 sind die Ergebnisse eines Haltbarkeitstests gezeigt, die ausgeführt wurden, um zu erkennen, welche Einflüsse der Größe des Krümmungsradius R₃₇ des Abschnitts der Nutbodenbereich-Bogenfläche 37 und das Vorhandensein oder die Abwesenheit von abnormen wärmebehandelten Schichten auf die Lebensdauer des Kugelkeilverbin dungsbereiches des stufenlosen Troidalgetriebes haben. In diesem Haltbarkeitstest wurde der Außendurchmesser der Kugel, der die Kugelkeilverbindung bildet, auf 5,5 mm festgelegt. Daher ist 15% des Außendurchmessers der Kugel gleich 0,825 mm. Die übrigen Bedingungen, als der Krümmungsradius R₃₇ des Abschnitts der Nutbodenbe reich-Bogenfläche 37 und das Vorhandensein oder die Abwesenheit der abnormen wär mebehandelten Schichten waren über alle Testfälle gleich.

Tabelle 1

Wie klar aus Tabelle 1 zu sehen ist, die die Ergebnisse des Haltbarkeitstests zeigt, kann, wenn der Krümmungsradius R₃₇ des Abschnitts der Nutbodenbereich-Bogenfläche 37 auf mehr oder gleich 15% des Außendurchmessers D der Kugel 30 festgelegt ist und die abnormen wärmebehandelten Schichten von den Oberflächenbereichen der Nutboden bereiche 36a entfernt werden, die Lebensdauer des Bereiches der Kugelkeilverbindung 16a erhöht werden.

Ferner sind in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der innenumfangsflächenseitigen Keilnut 28a jeweils Innenumfangsfläche-Fasen 31 und 31 ausgebildet, und in gleicher Weise sind in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29a jeweils Außen umfangsfläche-Fasen 32a und 32a ausgebildet. Insbesondere sind in dem stufenlosen Troidalgetriebe entsprechend der Erfindung die Außenumfangsfläche-Fasen 32a und 32a kleiner ausgebildet, als die Innenumfangsfläche-Fasen 31 und 31.

Durch eine Größe, die dem Grad entspricht, mit dem die Außenumfangsfläche-Fasen 32a und 32a kleiner ausgebildet sind als die Innenumfangsfläche-Fasen 31 und 31, ist es möglich, eine Länge L_29a abzusichern, die die Länge in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Schleiffläche der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29a ist. Das heißt, im Fall des zuvor beschriebenen herkömmlichen Aufbaus, wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist die Länge L₂₉ in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Schleiffläche der au ßenumfangsflächenseitigen Keilnut 29 kleiner als die Länge L₂₈ in Umfangsrichtung des Abschnitts der effektiven Schleiffläche der innenumfangsflächenseitigen Keilnut 28 (d. h. L₂₉ < L₂₈). Andererseits kann entsprechend der Erfindung die Länge L_29a in Umfangsrich tung des Abschnitts der wirksamen Schleiffläche der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29a gleich der Länge L_28a in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Schleiffläche der innenumfangsflächenseitigen Keilnut 28a eingestellt werden (L_29a = L_28a).

Da die Länge L_29a in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Schleiffläche der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29a in der oben erläuterten Art und Weise abgesi chert werden kann, besteht auch wenn zum Absichern des Kontaktwinkels α zwischen der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29a und der Kugel 30 die Wälzfläche der Ku gel 30 mit dem Bereich nahe zur Öffnung der Seitenflächenbereich-Bogenfläche 35a, die die außenumfangsflächenseitige Keilnut 29a bildet, um dadurch die notwendige Größe der Kontaktellipse des Kontaktbereiches zwischen der Seitenflächenbereich-Bogenfläche 35a und der Wälzfläche der Kugel 30 abzusichern, keine Gefahr, daß die vorhandene Kontaktellipse die zuvor erläuterte Außenumfangsfläche-Fase 32a erreicht. Das heißt, es ist möglich, sicher die Möglichkeit zu verhindern, daß die vorhandene Kontaktellipse die zuvor erläuterte Außenumfangsfläche-Fase 32a erreicht, um dadurch eine Kantenbela stung auf die Wälzfläche der Kugel 30 aufzubringen. Als ein Ergebnis dessen kann der zuvor erläuterte Kontaktwinkel und die Größe der Kontaktellipse abgesichert werden, um dadurch zu ermöglichen, die Wälzlebensdauer zwischen der Seitenflächenbereich- Bogenfläche 35a und der Wälzfläche der Kugel 30 abzusichern. Auch kann die Wälzle bensdauer zwischen der Seitenflächenbereich-Bogenfläche 35a, die die Innenfläche der innenumfangsflächenseitigen Keilnut 28a und die Wälzfläche der Kugel 30 bildet, auch in gleicher Weise zu der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29a abgesichert werden.

Übrigens, währenddessen das stromabwärtige Ende des Ölzuführverzweigungsdurch lasses 34 in den Nutbodenbereich 36a der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29a geöffnet ist, ist der Innendurchmesser D₃₄ der Öffnung im wesentlichen gleich zur Grö ßenordnung des Krümmungsradius R₃₇ des Abschnitts der Nutbodenbereich- Bogenfläche 37, die den Nutbodenbereich 36a bildet, festgelegt (D₃₄ = R₃₇). Auch gibt es keine spezielle Grenze für ein Verfahren zur Bildung der beiden innen- und außenflä chenseitigen Keilnuten 28a und 29a, aber als ein Beispiel kann ein Verfahren angenom men werden, bei dem die allgemeinen Formen der zu bildenden Nuten unter Verwen dung eines L-Bearbeitungsvorgangs (Schneidvorgang), wie z. B. ein Räumvorgang od. dgl. oder durch Verwendung einer plastischen Bearbeitung, wie z. B. Stauchen od. dgl. gebildet werden, wobei die so ausgebildeten allgemeinen Formen dann wärmebehandelt werden und danach einem G-Bearbeitungsvorgang (Schleifen) oder einem L3-Bear beitungsvorgang (Schneidvorgang) auf den wärmebehandelten Formen ausgeführt wird. Bei der Ausführung des G-Bearbeitungsvorganges wird ein formgebender Schleifstein verwendet, der eine Form hat, welche mit den Abschnittsformen der innen- und außen umfangsflächenseitigen Keilnuten 28a und 29a übereinstimmen. Auch kann durch Her ausziehen eines Räumwerkzeuges nach Abschluß des HT-Vorgangs (Wärmebehand lung) die innen- und außenumfangsflächenseitigen Keilnuten 28a und 29a feinbearbeitet werden. Die Verwendung eines solchen harten Räumwerkzeugs kann die Bearbeitungs kosten der beiden innen- und außenumfangsflächenseitigen Keilnuten 28a und 29a vermindern.

Wie zuvor beschrieben, kann mit der Verwendung einer Kugelkeilnut zur Verwendung in einem stufenlosen Troidalbetriebe entsprechend der Erfindung, auch wenn die Ein gangsscheibe aufgrund der Preßkraft verformt wird, die auf die Kraftrollen aufgebracht wird, die Anzahl der Keilverbindungsspalten, in welchen die größten Belastungen auf die Linien der Kugeln aufgebracht werden, vermindert werden, verglichen mit der herkömm lichen Kugelkeilverbindung, welches es ermöglicht, die Übertragungswirksamkeit des stufenlosen Troidalgetriebes auf einem hohen Pegel zu halten. Da es auch für die Ku geln schwierig ist, Eindrücke auf den Keilnuten zu erzeugen und auch die Keilnuten aufzurollen, kann das Bruchverhältnis der Kugelkeilverbindung vermindert werden.

Da ferner bei der Kugelkeilverbindung des stufenlosen Troidalgetriebes entsprechend der Erfindung die Belastungen, die auf die jeweiligen Keilnuten aufzubringen sind, aus geglichen werden können, kann nicht nur die Anzahl der Keilverbindungsspalten vermin dert werden, sondern auch die Anzahl der Kugeln, die innerhalb jedes Keilverbindungs spaltes anzuordnen sind, kann vermindert werden. Aufgrund dessen kann das gesamte stufenlose Troidalgetriebe in der Größe und im Gewicht vermindert werden, und gleich zeitig können die Kosten, die zur Herstellung und Wartung der Kugelkeilverbindung und somit des stufenlosen Troidalgetriebes notwendig sind, ebenfalls vermindert werden.

Da ferner die vorliegende Erfindung den zuvor erläuterten Aufbau und die zuvor erläuter te Arbeitsweise hat, kann die vorliegende Erfindung dazu beitragen, ein hochleistungs fähiges stufenloses Troidalgetriebe zu realisieren, welches nicht nur ein Übertragungs drehmoment absichern kann, sondern auch die Lebensdauer desselben erhöhen kann.

Claims

1. Kugelkeilverbindung zur Verwendung in einem stufenlosen Troidalgetriebe, mit
einer Mehrzahl von Keilnuten, die jeweils in einer Außenumfangsfläche einer Eingangs welle und in einer Innenwandfläche eines Montagelochs ausgebildet sind, das sich in einem Mittelbereich einer Eingangsscheibe in einer solchen Weise öffnet, daß sie sich entlang einer Richtung der Eingangswelle erstrecken und einander gegenüberliegend befindlich sind, wodurch Keilverbindungsspalten durch zwei einander gegenüberliegende Keilnuten gebildet werden, die jeweils in der Außenumfangsfläche der Eingangswelle und in der Innenwandfläche des Montagelochs der Keilnuten ausgebildet sind; und
einer Mehrzahl von Kugeln, die in Reihe innerhalb der Keilverbindungsspalten angeord net sind, wobei eine Bewegung der Eingangsscheibe in die Richtung der Eingangswelle mittels eines Kontakts zwischen den Keilverbindungsspalten und den Kugeln ermöglicht wird, wobei die Eingangswelle und die Eingangsscheibe antreibend miteinander verbun den sind,
wobei die Anzahl der Keilverbindungsspalten von einem ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der Kraftrollen unterschiedlich festgelegt ist, welche durch die und zwischen der Eingangsscheibe und einer Ausgangsscheibe in Kontakt mit den beiden Scheiben gehal ten werden, um ein Drehmoment zwischen der Eingangsscheibe und der Ausgangs scheibe zu übertragen.

2. Kugelkeilverbindung zur Verwendung in einem stufenlosen Troidalgetriebe nach An spruch 1, wobei die Anzahl der Keilverbindungsspalten und die Anzahl der Kraftrollen zueinander teilerfremd sind.

3. Kugelkeilverbindung für ein stufenloses Troidalgetriebe, wobei eine Scheibe durch eine besagte Kugelkeilverbindung auf einer Außenumfangsfläche einer rotierenden Welle so gestützt wird, daß sie frei in einer Axialrichtung der rotierenden Welle verschiebbar ist, wobei die Kugelkeilverbindung umfaßt:
eine Mehrzahl von ersten Keilnuten, die jeweils in einer Innenumfangsfläche der Scheibe ausgebildet sind;
eine Mehrzahl von zweiten Keilnuten, die jeweils in der Außenumfangsfläche der rotie renden Welle ausgebildet sind, wobei die ersten Keilnuten und die zweiten Keilnuten sich jeweils entlang einer Richtung der rotierenden Welle erstrecken und einander jeweils gegenüberliegend sind, um dadurch eine Vielzahl von Keilverbindungsspalten zu bilden; und
eine Mehrzahl von Kugeln, die in Reihe innerhalb der Keilverbindungsspalten angeordnet sind, wobei die erste Keilnut umfaßt:
zwei Seitenflächen-Bogenbereiche, die jeweils auf zwei Innenflächen in Umfangsrichtung der ersten Keilnut ausgebildet sind, wobei jede der Seitenfläche-Bogenbereiche einen größeren Krümmungsradius aufweist als ein Krümmungsradius einer Wälzfläche der Kugel;
eine Bodenbogenfläche, die auf einem Bodenbereich der ersten Keilnut ausgebildet ist,
wobei die Bodenbogenfläche einen Krümmungsradius aufweist, der kleiner als der Krümmungsradius der Wälzfläche der Kugel ist und das 0,15fache oder Mehrfache eines Außendurchmessers der Kugel hat, so daß die erste Keilnut einen Querschnitt in Form eines gotischen Bogens hat, und wobei nach Ausführung einer Wärmebehandlung der ersten Keilnut eine abnorme wärmebehandelte Schicht von einer Oberfläche des Boden bereichs der ersten Keilnut entfernt ist.

4. Kugelkeilverbindung für ein stufenloses Troidalgetriebe nach Anspruch 3, wobei ein Krümmungsradius des Seitenfläche-Bogenbereichs in einem Bereich von 52-57% des Außendurchmessers der Kugel festgelegt ist.

5. Kugelkeilverbindung für ein stufenloses Troidalgetriebe, wobei eine Scheibe durch eine besagte Kugelkeilverbindung auf einer Außenumfangsfläche einer rotierenden Welle so gestützt wird, daß sie in einer Axialrichtung der rotierenden Welle frei verschiebbar ist, wobei die Kugelkeilverbindung umfaßt:
eine Mehrzahl von ersten Keilnuten, die jeweils einer Außenumfangsfläche der Scheibe ausgebildet ist, wobei jede der ersten Keilnuten zwei erste Fasen aufweist, die jeweils in zwei Endöffnungs-Kantenbereichen in Umfangsrichtung der ersten Keilnut ausgebildet sind;
eine Mehrzahl von zweiten Keilnuten, die jeweils in der Außenumfangsfläche der rotie renden Welle ausgebildet sind, wobei jede der zweiten Keilnuten zwei zweite Fasen aufweist, die jeweils in zwei Endöffnungs-Kantenbereichen in Umfangsrichtung der zweiten Keilnut ausgebildet sind, wobei die ersten Keilnuten und die zweiten Keilnuten sich jeweils entlang einer Richtung der rotierenden Welle erstrecken und einander jeweils gegenüberliegend befindlich sind, wodurch eine Mehrzahl von Keilverbindungsspalten gebildet werden; und
eine Mehrzahl von Kugeln, die in Reihe innerhalb der Keilverbindungsspalten angeordnet sind, wobei die zweiten Fasen kleiner festgelegt sind, als die ersten Fasen.

6. Stufenloses Troidalgetriebe, mit:
einer Eingangswelle;
einer Eingangsscheibe, die durch die Eingangswelle gestützt wird;
einer Ausgangswelle;
einer Ausgangsscheibe, die mit der Ausgangswelle gekoppelt ist, wobei die Eingangs scheibe und die Ausgangsscheibe jeweils eine konkave Fläche aufweisen, die auf einer einseitigen Fläche in Axialrichtung ausgebildet ist, die einen Querschnitt einer Bogenform aufweist, und wobei die beiden Scheiben frei koaxial mit den und unabhängig voneinan der mit den jeweiligen konkaven Flächen, die einander gegenüberliegend befindlich sind, gedreht werden können;
einem Paar von Drehzapfen, die schwenkbar um Zapfen jeweils an verdrehten Positio nen bezüglich eines Rotationsmittelpunktes der beiden Scheiben gelegen ist;
einer Mehrzahl von Kraftrollen, die jeweils zwischen die konkaven Flächen der beiden Scheiben zwischengesetzt sind, die drehbar auf Verschiebewellen jeweils gestützt wer den, und wobei jede der Kraftrollen eine Umfangsfläche als eine konvexe Fläche in Form einer Rotationsbogenfläche einschließt; und
eine Kugelkeilverbindung zum Stützen der Eingangsscheibe auf einer Außenumfangsflä che der Eingangswelle, so daß die Eingangsscheibe frei in einer Axialrichtung der Ein gangswelle verschoben werden kann, wobei die Kugelkeilverbindung umfaßt:
eine Mehrzahl von Keilnuten, die jeweils in der Außenumfangsfläche der Eingangswelle und in einer Innenwandfläche eines Montagelochs ausgebildet ist, das sich in einem Mittelbereich der Eingangswelle in einer solchen Weise öffnet, daß sie sich entlang einer Richtung der Eingangswelle erstrecken und einander gegenüberliegend sind, wodurch Keilverbindungsspalten durch einander gegenüberliegenden Keilnuten gebildet werden, die jeweils in der Außenumfangsfläche der Eingangswelle und in der Innenwandfläche des Montagelochs der Keilnuten gebildet sind; und
eine Mehrzahl von Kugeln, die in Reihe innerhalb der Keilverbindungsspalten angeordnet sind, wobei, während eine Bewegung der Eingangsscheibe in der Richtung der Ein gangswelle mittels des Kontakts zwischen den Keilverbindungsspalten und den Kugeln ermöglicht wird, die Eingangswelle und die Eingangsscheibe antreibend miteinander verbunden sind,
wobei die Anzahl der Keilverbindungsspalten unterschiedlich von einem ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der Kraftrollen festgelegt ist, welche durch die und zwischen der Eingangsscheibe und einer Ausgangsscheibe in Kontakt mit den beiden Scheiben gehal ten werden, um ein Drehmoment zwischen der Eingangsscheibe und der Ausgangs scheibe zu übertragen.

7. Stufenloses Troidalgetriebe nach Anspruch 6, wobei die Anzahl der Keilverbindungs spalten und die Anzahl der Kraftrollen zueinander teilerfremd sind.

8. Stufenloses Troidalgetriebe, mit:
einer Eingangswelle;
einer Eingangsscheibe, die durch die Eingangswelle gestützt wird;
einer Ausgangswelle;
einer Ausgangsscheibe, die mit der Ausgangswelle gekoppelt ist, wobei die Eingangs scheibe und die Ausgangsscheibe jeweils eine konkave Fläche aufweist, die auf einer einseitigen Fläche in Axialrichtung ausgebildet ist, die einen Querschnitt in einer Bogen form aufweist, und wobei die beiden Scheiben koaxial miteinander und unabhängig von einander mit (von) den jeweiligen konkaven Flächen, die einander gegenüberliegend befindlich sind, frei gedreht werden können;
einem Paar von Schwenkzapfen, die verschwenkbar um Zapfen jeweils an verdrehten Positionen bezüglich eines Rotationsmittelpunktes der beiden Scheiben gelegen ist;
einer Mehrzahl von Kraftrollen, die jeweils zwischen den konkaven Flächen der beiden Scheiben zwischengesetzt sind, die drehbar auf Verschiebewellen jeweils gestützt wer den, und wobei jede der Kraftrollen eine Umfangsfläche als eine konvexe Fläche in Form einer Rotationsbogenfläche einschließt; und
einer Kugelkeilverbindung zum Stützen der Eingangsscheibe auf einer Außenumfangs fläche der Eingangswelle, so daß die Eingangsscheibe in einer Axialrichtung der Ein gangswelle frei verschoben werden kann, wobei die Kugelkeilverbindung umfaßt:
eine Mehrzahl von ersten Keilnuten, die jeweils in einer Innenumfangsfläche der Ein gangsscheibe ausgebildet sind;
eine Mehrzahl von zweiten Keilnuten, die jeweils in der Außenumfangsfläche der Ein gangswelle ausgebildet sind, wobei die ersten Keilverbindungsnuten und die zweiten Keilverbindungsnuten sich jeweils der Axialrichtung der Eingangswelle erstrecken und jeweils einander gegenüberliegend sind, wodurch eine Mehrzahl von Keilverbindungs spalten gebildet wird; und
eine Mehrzahl von Kugeln, die in Reihe innerhalb der Keilverbindungsspalten angeordnet sind,
wobei die erste Keilnut umfaßt:
zwei Seitenflächen-Bogenbereiche, die jeweils auf zwei Innenflächen in Umfangsrichtung der ersten Keilverbindungsnut ausgebildet sind, wobei jede der Seitenflächen- Bogenbereiche einen größeren Krümmungsradius hat, als ein Krümmungsradius der Wälzfläche der Kugel;
eine Bogenbodenfläche, die auf einem Bodenbereich der ersten Keilnut ausgebildet ist,
wobei die Bodenbogenfläche einen Krümmungsradius hat, der kleiner als der Krüm mungsradius der Wälzfläche der Kugel ist und das 0,15fache oder Mehrfache eines Außendurchmessers der Kugel ist, so daß die erste Keilnut einen Querschnitt in Form eines gotischen Bogens hat, und wobei nach Ausführung einer Wärmebehandlung auf der ersten Keilnut eine abnorme wärmebehandelte Schicht von einer Oberfläche jedes der Bodenbereiche der ersten Keilnut entfernt ist.

9. Stufenloses Troidalgetriebe nach Anspruch 8, wobei ein Krümmungsradius des Sei tenflächen-Bogenbereichs in einem Bereich von 52-57% des Außendurchmessers der Kugel festgelegt ist.

10. Stufenloses Troidalgetriebe, mit:
einer Eingangswelle;
einer Eingangsscheibe, die durch die Eingangswelle gestützt ist;
einer Ausgangswelle;
einer Ausgangsscheibe, die mit der Ausgangswelle gekoppelt ist, wobei die Eingangs scheibe und die Ausgangsscheibe jeweils eine konkave Fläche aufweisen, die auf einer einseitigen Fläche in Axialrichtung ausgebildet ist und einen Querschnitt in einer Bogen form aufweist, und wobei die beiden Scheiben koaxial miteinander und unabhängig von einander mit den jeweiligen konkaven Flächen, die einander gegenüberliegend befindlich sind, frei gedreht werden können;
einem Paar von Drehzapfen, die um Zapfen jeweils schwenkbar sind, die an verdrehten Positionen bezüglich eines Rotationsmittelpunktes der beiden Scheiben gelegen ist;
einer Mehrzahl von Kraftrollen, die jeweils zwischen den konkaven Flächen der beiden Scheiben zwischengesetzt sind, und die drehbar auf Verschiebewellen jeweils gestützt sind, und wobei jede der Kraftrollen eine Umfangsfläche als eine konvexe Fläche in Form einer Rotationsbogenfläche einschließt;
einer Kugelkeilverbindung zum Stützen der Eingangsscheibe auf einer Außenumfangs fläche der Eingangswelle, so daß die Eingangsscheibe in einer Axialrichtung der Ein gangswelle frei verschoben werden kann, wobei die Kugelkeilverbindung umfaßt:
eine Mehrzahl von ersten Keilnuten, die jeweils in einer Innenumfangsfläche der Ein gangsscheibe ausgebildet sind, wobei jede der ersten Keilnuten zwei erste Fasen auf weist, die jeweils in zwei Endöffnungs-Kantenbereichen in Umfangsrichtung der ersten Keilnut ausgebildet sind;
eine Mehrzahl von zweiten Keilnuten, die jeweils in der Außenumfangsfläche der Ein gangswelle ausgebildet sind, wobei jede der zweiten Keilnuten zwei zweite Fasen auf weist, die jeweils in zwei Endöffnungs-Kantenbereichen in Umfangsrichtung der zweiten Keilnut ausgebildet sind, wobei die ersten Keilnuten und die zweiten Keilnuten sich je weils entlang einer Richtung der rotierenden Welle erstreckt und jeweils einander gegen überliegend sind, wodurch eine Mehrzahl von Keilverbindungsspalten gebildet werden; und
eine Mehrzahl von Kugeln, die in Reihe innerhalb der Keilverbindungsspalten angeordnet sind,
wobei die zweiten Fasen kleiner festgelegt sind, als die ersten Fasen.